Approche efficace pour la conception des architectures multiprocesseurs sur puce électronique

Les systèmes multiprocesseurs sur puce électronique (On-Chip Multiprocessor [OCM]) sont considérés comme les meilleures structures pour occuper l'espace disponible sur les circuits intégrés actuels. Dans nos travaux, nous nous intéressons à un modèle architectural, appelé architecture isométrique de systèmes multiprocesseurs sur puce, qui permet d'évaluer, de prédire et d'optimiser les systèmes OCM en misant sur une organisation efficace des nœuds (processeurs et mémoires), et à des méthodologies qui permettent d'utiliser efficacement ces architectures. Dans la première partie de la thèse, nous nous intéressons à la topologie du modèle et nous proposons une architecture qui permet d'utiliser efficacement et massivement les mémoires sur la puce. Les processeurs et les mémoires sont organisés selon une approche isométrique qui consiste à rapprocher les données des processus plutôt que d'optimiser les transferts entre les processeurs et les mémoires disposés de manière conventionnelle. L'architecture est un modèle maillé en trois dimensions. La disposition des unités sur ce modèle est inspirée de la structure cristalline du chlorure de sodium (NaCl), où chaque processeur peut accéder à six mémoires à la fois et où chaque mémoire peut communiquer avec autant de processeurs à la fois. Dans la deuxième partie de notre travail, nous nous intéressons à une méthodologie de décomposition où le nombre de nœuds du modèle est idéal et peut être déterminé à partir d'une spécification matricielle de l'application qui est traitée par le modèle proposé. Sachant que la performance d'un modèle dépend de la quantité de flot de données échangées entre ses unités, en l'occurrence leur nombre, et notre but étant de garantir une bonne performance de calcul en fonction de l'application traitée, nous proposons de trouver le nombre idéal de processeurs et de mémoires du système à construire. Aussi, considérons-nous la décomposition de la spécification du modèle à construire ou de l'application à traiter en fonction de l'équilibre de charge des unités. Nous proposons ainsi une approche de décomposition sur trois points : la transformation de la spécification ou de l'application en une matrice d'incidence dont les éléments sont les flots de données entre les processus et les données, une nouvelle méthodologie basée sur le problème de la formation des cellules (Cell Formation Problem [CFP]), et un équilibre de charge de processus dans les processeurs et de données dans les mémoires. Dans la troisième partie, toujours dans le souci de concevoir un système efficace et performant, nous nous intéressons à l'affectation des processeurs et des mémoires par une méthodologie en deux étapes. Dans un premier temps, nous affectons des unités aux nœuds du système, considéré ici comme un graphe non orienté, et dans un deuxième temps, nous affectons des valeurs aux arcs de ce graphe. Pour l'affectation, nous proposons une modélisation des applications décomposées en utilisant une approche matricielle et l'utilisation du problème d'affectation quadratique (Quadratic Assignment Problem [QAP]). Pour l'affectation de valeurs aux arcs, nous proposons une approche de perturbation graduelle, afin de chercher la meilleure combinaison du coût de l'affectation, ceci en respectant certains paramètres comme la température, la dissipation de chaleur, la consommation d'énergie et la surface occupée par la puce. Le but ultime de ce travail est de proposer aux architectes de systèmes multiprocesseurs sur puce une méthodologie non traditionnelle et un outil systématique et efficace d'aide à la conception dès la phase de la spécification fonctionnelle du système.

Galerkin finite element method for incompressible thermofluid flows framed within the bond graph theory

In this paper a bond graph methodology is used to model incompressible fluid flows with viscous and thermal effects. The distinctive characteristic of these flows is the role of pressure, which does not behave as a state variable but as a function that must act in such a way that the resulting velocity field has divergence zero. Velocity and entropy per unit volume are used as independent variables for a single-phase, single-component flow. Time-dependent nodal values and interpolation functions are introduced to represent the flow field, from which nodal vectors of velocity and entropy are defined as state variables. The system for momentum and continuity equations is coincident with the one obtained by using the Galerkin method for the weak formulation of the problem in finite elements. The integral incompressibility constraint is derived based on the integral conservation of mechanical energy. The weak formulation for thermal energy equation is modeled with true bond graph elements in terms of nodal vectors of temperature and entropy rates, resulting a Petrov-Galerkin method. The resulting bond graph shows the coupling between mechanical and thermal energy domains through the viscous dissipation term. All kind of boundary conditions are handled consistently and can be represented as generalized effort or flow sources. A procedure for causality assignment is derived for the resulting graph, satisfying the Second principle of Thermodynamics. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Optimization and Complexity Reduction of Switch-Reconfigured Antennas Using Graph Models

This letter addresses the optimization and complexity reduction of switch-reconfigured antennas. A new optimization technique based on graph models is investigated. This technique is used to minimize the redundancy in a reconfigurable antenna structure and reduce its complexity. A graph modeling rule for switch-reconfigured antennas is proposed, and examples are presented.

Characterization of rat behavior in the elevated plus-maze using a directed graph

The elevated plus-maze is a device widely used to assess rodent anxiety under the effect of several treatments, including pharmacological agents. The animal is placed at the center of the apparatus, which consists of two open arms and two arms enclosed by walls, and the number of entries and duration of stay in each arm are measured for a 5-min exposure period. The effect of an anxiolytic drug is to increase the percentage of time spent and number of entries into the open arms. In this work, we propose a new measure of anxiety levels in the rat submitted to the elevated plus-maze. We represented the spatial structure of the elevated plus-maze in terms of a directed graph and studied the statistics of the rat`s transitions between the nodes of the graph. By counting the number of times each transition is made and ordering them in descending frequency we represented the rat`s behavior in a rank-frequency plot. Our results suggest that the curves obtained under different pharmacological conditions can be well fitted by a power law with an exponent sensitive to both the drug type and the dose used. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Star factorizations of graph products

A k-star is the graph K-1,K-k. We prove a general theorem about k-star factorizations of Cayley graphs. This is used to give necessary and sufficient conditions for the existence of k-star factorizations of any power (K-q)(S) of a complete graph with prime power order q, products C-r1 x C-r2 x ... x C-rk of k cycles of arbitrary lengths, and any power (C-r)(S) of a cycle of arbitrary length. (C) 2001 John Wiley & Sons, Inc.

R-matrices and the tensor product graph method

A systematic method for constructing trigonometric R-matrices corresponding to the (multiplicity-free) tensor product of any two affinizable representations of a quantum algebra or superalgebra has been developed by the Brisbane group and its collaborators. This method has been referred to as the Tensor Product Graph Method. Here we describe applications of this method to untwisted and twisted quantum affine superalgebras.

Factorizations of the complete graph into C-5-factors and 1-factors

In this paper, we show that K-10n can be factored into alpha C-5-factors and beta 1-factors for all non-negative integers alpha and beta satisfying 2alpha + beta = 10(n) - 1.

Augmented LDPC Graph for Distributed Video Coding with Multiple Side Information

The advances made in channel-capacity codes, such as turbo codes and low-density parity-check (LDPC) codes, have played a major role in the emerging distributed source coding paradigm. LDPC codes can be easily adapted to new source coding strategies due to their natural representation as bipartite graphs and the use of quasi-optimal decoding algorithms, such as belief propagation. This paper tackles a relevant scenario in distributedvideo coding: lossy source coding when multiple side information (SI) hypotheses are available at the decoder, each one correlated with the source according to different correlation noise channels. Thus, it is proposed to exploit multiple SI hypotheses through an efficient joint decoding technique withmultiple LDPC syndrome decoders that exchange information to obtain coding efficiency improvements. At the decoder side, the multiple SI hypotheses are created with motion compensated frame interpolation and fused together in a novel iterative LDPC based Slepian-Wolf decoding algorithm. With the creation of multiple SI hypotheses and the proposed decoding algorithm, bitrate savings up to 8.0% are obtained for similar decoded quality.

An integer programming framework for sequencing cutting patterns based on interval graph completion

We derived a framework in integer programming, based on the properties of a linear ordering of the vertices in interval graphs, that acts as an edge completion model for obtaining interval graphs. This model can be applied to problems of sequencing cutting patterns, namely the minimization of open stacks problem (MOSP). By making small modifications in the objective function and using only some of the inequalities, the MOSP model is applied to another pattern sequencing problem that aims to minimize, not only the number of stacks, but also the order spread (the minimization of the stack occupation problem), and the model is tested.